آذرکافت پودر تایر‌های فرسوده و شناسایی مایع سوختی حاصل از آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

با گسترش فناوری‌های حمل و نقل و افزایش روزافزون خودروها، موضوع بازیافت تایرهای فرسوده از لحاظ انرژی و حفاظت محیط زیست، مورد توجه جدی قرار گرفته است. یکی از این روش‌های بازیافتتایر‌های فرسوده، آذرکافت (پیرولیز) وتولید مایع سوختی است. در این‌پژوهش اثر دو عملگر دما و زمان‌ ماند و تأثیر آن‌ها بر روی فرایند آذرکافت و مایع سوختی حاصل از آن، بررسی گردید. از میان محصولات برآمده از آذرکافت در سه‌فاز جامد، مایع و گاز، محصول مایع برای بررسی‌های بیشتر انتخاب شد. این مایع زیر آزمونزیر قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) قرار گرفت و بررسی نتایج نشان داد که شامل ترکیبات خطی هیدروکربنی بالاتر از 4 کربنی است و با افزایش دمای آذرکافت به‌سمت ترکیبات آروماتیکی تغییر می‌کند. این‌موارد با مطالعات تجزیه و تحلیلدقیق هیدروکربن (DHA) نیز تأیید شدند. ترکیبات اصلیمایع حاصل از آذرکافت شامل2و3 دی‌متیل بوتان، ترشری1- بوتیل 4- اتیل بنزن، 1- پنتان، 2- متیل بوتان، ا- پنتان، سیس-2- پنتان و
1- متیل-4- ایزوپروپیل بنزن بودند
. نتایج آزمایش آذرکافت نشان داد که با افزایش دما درصد محصولات گازی افزایش و درصد محصولات مایع کاهش می‌یابد و بعد از دمای 500 درجۀ سلسیوس تغییر محسوسی در درصد مواد جامد مشاهده نمی‌شود. بدیهی است حداکثر مقدار درصد مواد جامد معادل درصد دوده و مواد جامد معدنی دیگر موجود در فرمول‌بندی لاستیک‌ها است که در آذرکافت ثابت می‌ماند. اندازه‌گیری مقدار ارزش حرارتی مایع به‌دست‌آمده نشان داد که با سوخت‌های نفتی برابری می‌کند.

کلیدواژه‌ها


 

[1]       Betan, M., Martinez, J. D., Murill, R., "Production of activated carbon by waste tire thermochemical degration with CO2", Hazardous Materials.168:
pp. 882-887, (2009).

[2]      "قانون مدیریت پسماندها" (مجلس شورای اسلامی)، (1383).

[3]       "California waste tire generation, markets, and disposal". CIWMB staff report. (2006).

[4]      حسینی، س. م.، بهمن پور، ه.، "مدیریت لاستیک‌های فرسوده"، اولین همایش بین‌المللی و سومین همایش ملی مهندسی و مدیریت کشاورزی محیط زیست و منابع طبیعی پایدار، (1394).

[5]      فراهانی، م. ح.، "نقش مدیریت تایرهای فرسوده در توسعۀ صنایع بازیافت"، (1389).

[6]       Canon, A. R., Yahir, F., Camelo, M., Singh, P., "Decomposition of Used Tyre Rubber by Pyrolysis: Enhancement of the Physical Properties of the Liquid Fraction Using a Hydrogen Stream", Environments, 5(6), pp. 72, (2018).

[7]      باطنی، ف.، موسوی، ت.، "مروری بر کاربردهای لاستیک فرسوده"، دومین کنفرانس برنامه‌ریزی و مدیریت محیط زیست، (1391).

[8]      تنها، م امامی، ن.، تقوایی، س.، توانا، ا.، "چشم‌انداز صنعت تایر ایران، در افق 1404 شمسی"، شرکت مهندسی و تحقیقات صنایع لاستیک ایران، تهران، (1388).

[9]      هوشیاری‌پور، غ.، نقدی‌پور بیرگانی، ر.، "مدیریت لاستیک‌های فرسوده و کاربرد آنها به‌عنوان شارژ کربن و سوخت شیمیایی در کوره‌های قوس الکتریکی"، اولین همایش تخصصی محیط زیست، تهران، دانشگاه تهران، دانشکدۀ محیط زیست، (1385).

[10]    ملک‌زاده، د.، معماریان، م. ر.، "اصلاح و بهبود خواص قیرها با استفاده از لاستیک قابل پخت (Reclaim)، دومین همایش قیر و آسفالت ایران"، تهران، مؤسسۀ قیر و آسفالت ایران، دانشکدۀ فنی دانشگاه تهران، (1383).

[11]    بقاپور، م. ع.، جاهد، ع.، جوشنی، غ.، "تولید کربن فعال از لاستیک‌های مستعمل اتومبیل و حذف بنزین از آب به‌وسیلۀ آن". مجلۀ سلامت و محیط، فصلنامۀ علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران شمارۀ سوم، (1392).

[12]    صدر ممتازی، ع.، ذرشین زنوش، ر.، "استفاده از دودۀ سیلیس و الیاف پروپیلن در کامپوزیت‌های سیمانی حاوی ذرات لاستیک تایر ضایعاتی"، اولین همایش ملی سازه، زلزله، ژئوتکنیک، بابلسر، موسسۀ آموزش عالی پردیسان، (1389).

[13]     Martínez, J. D., Murillo, R., García, T., Arauzo, I., "Thermodynamic analysis for syngas production from volatiles released in waste tire pyrolysis". Energy Conversion and Management, 81, pp. 338-353. doi: 10.1016/j.enconman.02.031, (2014).

[14]     Martínez, J. D., Puy, N., Murillo, R., García, T., Navarro, M. V., Mastral, A. M., "Waste tyre pyrolysis – A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 23, pp. 179-213, (2013).

[15]    نیک‌آذر، م.، سهرابی، م.، حاجعلی گل، م. ر.، دبیر، ب.، "مطالعۀ تجربی پیرولیز سریع تایرهای مستعمل"، اولین کنگرۀ ملی مهندسی شیمی ایران، (1373).

[16]     Roy, C., Chaala, A., Darmstadt, H., "the vacuum pyrolysis of used tires End-uses for oil and carbon black products", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 51, pp. 201–221, (1999).

[17]      Juma, M., Koreňová, Z., Markoš, J., Annus, J., Jelemenský, L., "Pyrolysis and Combustion of ScrapTire", Petroleum and coal, ISSN 1337-7028, (2006)

[18]      Shah, J., Rasul Jan, M., Mabood, F., "Catalytic Pyrolysis of Waste Tyre Rubber into Hydrocarbons Via Base Catalysts", Iran. J. Chem. Chem. Eng,
Vol. 27, No. 2, (2008)

[19]    واعظ دلیلی، م.، "اصلاح خواص فیزیکی و مکانیکی قیر با استفاده از نانو ذرات جامد و روغن‌های حاصل ازآذرکافت تایرهای فرسوده"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی اصفهان، (1391).

[20]    فرشچی تبریزی، ف.، تاج الدینی، م.، "شناسایی مشخصات فرآورده‌های سوختی حاصل از شکست حرارتی لاستیک‌های فرسوده"، دومین همایش ملی انرژی‌های نو و پاک، (1392).

[21]      Alkhatib, R., "Development of an alternative fuel from waste of used tires by pyrolysis", HAL, (2015).

[22]      Hita, I., Arabiourrutia, M., Olazar, M., Bilbao, J., Arandes, J.M., Castano, P., "Opportunities and barriers for producing high quality fuels from the pyrolysis of scrap tires Renew". Sustain. Energy Rev., 56, pp. 745-759, (2016).

[23]      Wang, W. -Ch., Bai, Ch. J., Lin, Ch. T., Prakash S., "Alternative fuel produced from thermal pyrolysis of waste tires and its use in a DI diesel engine", Applied Thermal Engineering, 93, pp. 330–338, (2016).

[24]      Kaminsky, W., Mennerich, C., Zhang, Z., "Feedstock recycling of synthetic and natural rubber by pyrolysis in a fluidized bed", J. Anal. Appl. Pyrolysis 85,
pp. 334–337, (2009).

[25]      Sahouli, B., Blacher, S., Brouers, F., Darmstadt, H., Roy, C., Kaliaguine, S., "Surface morphology and chemistry of commercial carbon black and carbon black from vacuum pyrolysis of used tyres", Fuel 75, pp. 1244–1250, (1996).

[26]      Pantea, D., Darmstadt, H., Kliaguine, S., Roy, C., "Heat-treatment of carbon blacks obtained by pyrolysis of used tires. Effect on the surface chemistry, porosity and electrical conductivity", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 67,
pp. 55–76, (2003).

[27]      López, F. A., Centeno, T. A., Alguacil, F. J., Lobato, B., Urien, A., "The GRAUTHERMIC-Tyres process for the recycling of granulated scrap tyres", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 103, pp. 207–215, (2013).

[28]      Choi, G. –G., Jung, S. -H., Oh, S. –J., Kim, J. –S., "Total utilization of waste tire rubber through pyrolysis to obtain oils and CO2 activation of pyrolysis char", Fuel Processing Technology 123,
pp. 57–64, (2014).

 

[29]     Díez, C., Martínez, O., Calvo, L.F., Cara, J., Morán, A., "Pyrolysis of tyres. Influence of the final temperature of the process on emissions and the calorific value of the products recovered", Waste Management 24, pp. 463–469, (2004).

[30]     Cunliffe, A.M., Williams, P.T., "Composition of oils derived from the batch pyrolysis of tyres", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 44, pp. 131–152, (1998).

 

[31]     PratibhaGautam, R., Kumar, S., "Waste Treatment Processes for Energy Generation", Chapter 6-Landfill Gas as an Energy Source, Current Developments in Biotechnology and Bioengineering, pp. 93-117,(2019).